丹参多糖的提取工艺、结构分析及质量控制研究进展

王非凡 马云凤 景永帅

河北科技大学化学与制药工程学院，石家庄，050018，中国

丹参是唇形科植物丹参（salvia miltiorrhiza Bunge.）的干燥根和根茎，因其良好的活血祛瘀功效，又被称为活血丹、血参等［1］。目前，国内外在丹参制剂中的开发和应用主要集中在酚酸类和丹参酮类［2］，而丹参多糖（salvia miltiorrhizapolysaccharide，SMP）作为丹参中含量最高的活性物质，也越发受到研究者们的关注。研究表明丹参多糖具有抗氧化［3］、调节机体免疫、抗肿瘤［4］、保护心肌细胞［5］、保护肝脏［6］等多种生物活性。多糖的生物活性与其结构有着密切关系，关于活性多糖的结构分析和质量控制的相关研究已成为目前研究热点内容之一［7］。丹参多糖结构研究主要涉及单糖组成、糖苷键类型、分子量大小等内容。丹参多糖由于结构复杂、分子量大，导致其分离纯化、结构分析以及药理作用机制研究等工作进展较缓慢，因此有必要对提取的丹参多糖进行质量控制，提高丹参多糖的质量稳定性和可控性。

现有丹参的质量评价主要集中在多酚酸盐、丹参酮等含量测定上，而对于多糖等活性成分的含量却未做规定。丹参多糖在丹参药材中含量最高，药理作用丰富，是其发挥生物活性的药效物质基础之一，后续有必要将丹参多糖作为质量控制指标之一。本文主要从丹参多糖提取方法、结构分析、药理作用和质量控制等方面进行综述，以期为丹参多糖及相关产品的开发利用提供数据支撑和参考依据。

1 提取方法

溶液浸提法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法和酶辅助提取法等是目前中药多糖提取过程中常见方法［8］。目前报道的丹参多糖主要提取方法和结果见Tab.1，其中超声提取法可减少提取时间、提高多糖提取率，通常也作为提取细胞内物质的方法之一；酶法作为常用提取方法之一，主要通过降解植物细胞壁以提高多糖提取率。

Tab.1 Optimized results of SMP extraction process

2 丹参多糖结构分析

多糖结构决定多糖性质，已报道的丹参多糖结构分析主要包括其单糖组成、分子量大小、糖苷键连接方式等内容。

2.1 丹参多糖的单糖组成

由于多糖没有共轭体系，无紫外吸收，因此在采用仪器分析方法测定多糖组成时通常先将多糖水解为单糖，之后用衍生化试剂进行衍生化处理。单糖组成测定常用方式有高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）、气相色谱法（gas chromatography，GC）、气相色谱-质谱法（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）和毛细管电泳法（high performance capillary electrophoresis，HPCE）等方法。前人报道丹参多糖的单糖组成结果见Tab.2，由以上数据汇总可知，丹参多糖主要是由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖等单糖组成。

Tab.2 Monosaccharide composition and characterization method of SMP

2.2 丹参多糖分子量测定

丹参多糖分子量测定主要采用凝胶渗透色谱法（gel permeation chromatography，GPC）和高效凝胶渗透色谱法（high performence gel permeation chromatography，HPGPC）等。Wang 等［23］用DEAE-52纤维素柱和Sephadex G-100 柱对丹参多糖进行分离纯化，用HPGPC 法测定丹参多糖分子量结果为43 KDa。Jiang等［24］用DEAE -Sepharose CL-6B 柱和Sephadex G-100柱对丹参多糖进行分离纯化，用GPC 法测定丹参多糖分子量结果为5.27×105Da。

2.3 丹参多糖糖苷键连接方式

多糖的糖苷键连接方式会影响其在溶液中的形态，是影响其生物活性的重要因素之一，因此多糖糖苷键连接方式是表征多糖生物活性的重要指标之一。目前，对丹参多糖的结构研究主要集中在其初级结构。傅里叶变换红外光谱（fourier transform infrared spectroscopy，FT-IR）、核磁共振波谱（nuclear magnetic resonance，NMR）、气相色谱-质谱法（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）等仪器可用于测定多糖的糖苷键连接方式。FT-IR 法操作较为简单，常用于简单推测多糖中的官能团和糖苷键，但结果较为片面，需结合其他分析手段对多糖结构进行全面分析；NMR 法和GC-MS 法能较为精准地获得多糖的糖苷键连接方式，是目前确定糖苷键连接方式的常用方法。其中2D-NMR 技术使难以辨认的信号得到确认，从而得到多糖分子的构型信息。GC-MS 法需将多糖糖苷链甲基化后进行酸水解，再采用GC-MS 测定丹参多糖糖苷键连接方式。目前多糖糖苷键连接方式测定方法见Tab.3。由Tab.3 得知丹参多糖糖苷键连接方式既有（1→6）-α-D-Glc 又有（1→6）-β-D-Glc。

Tab.3 Glycoside linkage method and characterization method of SMP

3 丹参多糖的药理作用

3.1 抗氧化作用

人体衰老是由于体内自由基发生了氧化反应，丹参多糖具有抗氧化作用，可以阻断自由基被氧化的过程。刘振亮等［28］从丹参多糖对亚油酸过氧化的抑制作用和还原力两个方面评价了白花丹参多糖的抗氧化能力，其抑制率和还原力均随质量浓度的增加而升高。陈凌霆等［29］通过超声辅助加热法制取丹参多糖，经过脱色除杂后，得到丹参精制多糖（SP），再经过分离纯化得到4 种多糖（SP0、SP1、SP2 和SP3），丹参精制多糖对超氧阴离子自由基的清除能力最高能到78.89%，SP0对羟基自由基的清除率较高，为74.27%。丹参多糖可通过清除羟基、超氧阴离子等自由基发挥抗氧化作用。

3.2 抗癌作用

癌症是死亡率相对较高的一类疾病，由于癌细胞易扩散、发病机制多样，导致治疗过程漫长且难以痊愈。目前临床上治疗癌症主要依靠药物杀死癌变细胞，但同时也会损伤人体正常细胞，因此寻找低毒、高效的抗癌药物是医药事业的重要任务之一。Liu 等［4］研究发现丹参多糖具有抑制肝癌H22 细胞增殖的作用，可起到抗癌效果。Wang 等［23］研究发现丹参多糖溶液可以增加胃癌小鼠的免疫器官指数，抑制细胞内促炎症细胞因子白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）分泌，增强吞噬细胞的吞噬作用，可用于治疗胃癌。丹参多糖可通过抑制癌细胞增殖和提高免疫力等途径发挥抗癌作用。

3.3 保护肝脏

肝损伤主要是指肝细胞损伤，是多种肝脏疾病共有的病变结果。大量研究表明多糖具有防治和改善化学性肝损伤和免疫性肝损伤的作用［18］。近年来丹参多糖也已经应用到肝病的治疗中，用于改善肝功能。Sun等［6］发现丹参多糖能够上调PRDX6、抑制脂质过氧化并促进诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的表达，从而抑制核因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）的活性，最终达到预防免疫性肝损伤的作用。宋雨鸿等［30］研究发现丹参多糖可以明显改善肝损伤模型小鼠的肝脏指数，具有抗免疫性肝损伤的作用。丹参多糖可通过抗自由基损伤和调节细胞因子发挥肝脏保护作用。

3.4 保护心肌细胞

心肌细胞损伤容易导致多器官衰竭。张建成等［31］研究发现脂多糖诱导脓毒症大鼠心肌细胞发生严重的细胞凋亡，导致心肌损伤加重。丹参多糖通过增强自噬抑制脂多糖诱导的心肌细胞损伤，发挥心肌保护作用，其作用机制为丹参多糖使凋亡相关蛋白Bcl-2 相关X蛋白（Bcl-2 associated X protein，Bax）和Cleavedcaspase3 表达量减少，自噬相关蛋白Beclin1 和LC3II蛋白表达量增加。Song 等［16］研究发现丹参多糖能通过改善氧化应激和抑制心肌细胞凋亡达到预防心肌缺血再灌注（ischemia reperfusion，I/R）诱导的心肌梗死。综上可知，丹参多糖可通过促进自噬、改善氧化应激及抑制心肌细胞凋亡等发挥心肌细胞保护作用。

4 质量控制

通过检索文献发现，目前丹参多糖研究主要集中于结构测定方面，尚无关于丹参多糖质量控制的系统研究。中药指纹图谱指通过对中药材或中成药进行适当处理，采用一定的分析方法，得到能够标志该中药材或中成药的特征色谱或光谱的图谱，旨在通过这一技术反映具有复杂成分的中药材所含化学成分的种类与数量，进而反映中药质量。世界卫生组织在有关中草药评价中也明确提出，在中草药活性成分不明的情况下，可以提供其色谱指纹图谱来证明该产品的质量。例如，胡明华等［32］建立了可可粉多糖的高效液相色谱指纹图谱，通过对其中甘露糖、氨基葡萄糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖和岩藻糖色谱峰的分析，发现不同来源多糖样品具有高度相似性，能够对可可粉多糖及相关产品进行掺假检测。Li等［33］建立不同产地草珊瑚多糖的凝胶渗透色谱指纹图谱，结果表明18 批样品图谱相似，具有同一主要特征峰，图谱差别不大，分子量分布范围为1 791.65 kDa 至1 987.89 kDa，可用于草珊瑚多糖的鉴别和质量控制。丁洁等［34］研究了来自不同产地的12 批次金银花，并建立金银花多糖的GC 指纹图谱，有12 个共有色谱峰，主成分得分和综合得分结果表明S12（山东）产地金银花品质最好。因此，可参考其他多糖指纹图谱的建立方法来建立丹参多糖指纹图谱，所建指纹图谱可为丹参多糖的质量控制提供依据。

5 总结

目前，丹参多糖的提取方法有水提醇沉法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法和酶辅助提取法等，主要由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖等单糖组成，糖苷键连接方式以（1→6）-D-Glcp 为主，具有抗氧化、抗癌、保护肝脏、保护心肌细胞等药理作用。目前关于丹参中酚酸和丹参酮类成分的研究报道较多，但丹参多糖的研究相对较少。现今对丹参多糖的研究仍然存在一些不足：首先，依目前的报道来看，仅使用单一方法提取丹参多糖，其提取率还有待提高，且目前的工艺尚不能满足工业生产的需要，因此可考虑使用两种及以上方法联合提取来提高丹参多糖的提取率，同时要探索适合工业化生产的工艺；其次，丹参多糖生物活性作用机制和使用安全性尚不明确，且均处于动物实验阶段，限制了其在医疗和保健等领域的应用，因此，未来研究还需对其在人体中的吸收、降解机制、安全性和毒理学评价做进一步研究；最后，建立系统的丹参多糖指纹图谱能较为全面地反映丹参及其制剂中所含糖类成分的种类与数量，进而对丹参的质量进行整体评价。因此，有必要建立丹参多糖指纹图谱来完善丹参多糖质量检测标准并解决丹参多糖产品批次间质量差异等问题，为丹参多糖及其制剂的开发和利用提供参考数据。